การพัฒนาชุดทดสอบความไวสูงแบบ multiple detection สำหรับไอออนของโลหะหนักโดยใช้สารปริมาณน้อยเพื่อการทดสอบภาคสนามในการเฝ้าระวังการปนเปื้อนของสารพิษในสิ่งแวดล้อม

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พรรษนันท์ ทุ่งปรือ, ลลิตภัทร ณ อุบล, เบญญาภา อติชาติภัสสร

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

อมรา อภิลักษณ์, เกียรติภูมิ รอดพันธ์

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2564

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

ทองแดงและปรอทนั้น เป็นหนึ่งในโลหะหนักที่มีการนำมาใช้งานในอุตสาหกรรมต่าง ๆ อย่างกว้างขวาง และมักจะมีการปนเปื้อนในแหล่งน้ำจากโรงงานอุตสาหกรรม หากมนุษย์ได้รับสารเหล่านี้ในปริมาณมากก็จะเกิดผลเสียต่อร่างกาย นอกจากนี้การตรวจสอบการปนเปื้อนของโลหะหนักในแหล่งน้ำก็จำเป็นที่จะต้องตรวจสอบในห้องปฏิบัติการซึ่งต้องใช้เครื่องมือเฉพาะที่มีความซับซ้อน ทางคณะผู้จัดทำจึงมีความต้องการที่จะออกแบบชุดอุปกรณ์ทดสอบที่สามารถตรวจสอบทองแดงและปรอทแบบ multiple detection โดยใช้สารปริมาณน้อยเพื่อการทดสอบภาคสนามในการเฝ้าระวังการปนเปื้อนของสารพิษในสิ่งแวดล้อม ด้วยหลักการเรืองแสงของควอนตัมดอท ในส่วนของการทดสอบนั้น ทองแดงและปรอทสามารถตรวจสอบได้โดยการหยดสารที่ประกอบไปด้วย CdTe QDs ความเข้มข้น 0.5 mg/ml, L-cysteine hydrochloride ความเข้มข้น 0.5 mM, Britton-Robinson Buffer ความเข้มข้น 0.5 M ลงบนอุปกรณ์ตรวจสอบ ซึ่งอุปกรณ์ตรวจสอบนั้นเป็นกระดาษที่มีการออกแบบให้มีพื้นที่ส่วนที่ชอบน้ำ (Hydrophilic area) สำหรับใช้ตรวจวัด และพื้นที่ส่วนที่ไม่ชอบน้ำ (Hydrophobic area) สำหรับกั้นขอบเขตของพื้นที่ตรวจวัด พื้นที่ตรวจวัดดังกล่าวเป็นรูปวงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางความยาว 6 mm และหยด Sodium diethyldithiocarbamate (DDTC) ที่ความเข้มข้น 25 µM ลงในบริเวณทดสอบ 1 ช่อง หลังจากที่หยดสารละลายตัวอย่างที่มีโลหะหนักลงไปแล้วนำ paper-based sensor device ไปสังเกตภายใต้ UV blacklight และนำไปวิเคราะห์ค่า color intensity ในโปรแกรม Adobe Photoshop CS6 จะให้ผลปริมาณ Cu2+ ที่ผสมกับ Hg2+ ใน 1 ช่องทดสอบ ส่วนอีก 2 ช่องจะเป็นผลของปริมาณ Cu2+ และ Hg2+ ตามลำดับ paper-based sensor device ที่พัฒนาขึ้นนั้นสามารถตรวจสอบ Hg2+ ได้ในช่วงความเข้มข้น 1-15 ppm และในส่วนของการตรวจสอบปริมาณ Cu2+ จะทำการศึกษาหา masking agent ของ Hg2+ เพิ่มเติมในลำดับต่อไป

​ทั้งนี้ทางคณะผู้จัดทำได้มีการออกแบบ paper-based sensor device portable kit ที่มี UV blacklight ขนาดเล็กติดไว้เพื่อความสะดวกในการทดสอบภาคสนาม เมื่อหยดสารละลายลงบนอุปกรณ์ทดสอบแล้วนำไปใส่ในกล่องจะสามารถสังเกตเห็นการเรืองแสงของ CdTe QDs และสามารถใช้โทรศัพท์มือถือถ่ายรูปเพื่อนำไปวิเคราะห์ค่า color intensity ในโปรแกรม Adobe Photoshop CS6 อุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นช่วยอำนวยความสะดวกในการตรวจสอบเป็นอย่างมาก อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดสอบนั้นทำมาจากกระดาษกรองซึ่งเป็นวัสดุที่หาซื้อได้ง่ายและมีราคาถูก ใช้สารปริมาณน้อยในการทดลอง และสามารถพกพาไปในที่ต่าง ๆ ได้ ซึ่งสะดวกต่อการนำไปทดสอบในสถานที่ที่ห่างไกลจากห้องปฏิบัติการ